RU4248U1

RU4248U1 - ULTRASONIC PRESS FORM

Info

Publication number: RU4248U1
Application number: RU95107996/20U
Authority: RU
Inventors: В.М. Соколов; О.Л. Хасанов; Э.С. Двилис; Ю.П. Похолков
Original assignee: Томский политехнический университет
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1997-06-16

Abstract

1. Ультразвуковая пресс-форма, содержащая матрицу в качестве колебательного звена, пуансоны и излучатель ультразвуковых колебаний, отличающаяся тем, что матрица выполнена в виде креста из двух жестко связанных между собой стержней длиной, кратной половине длины волны ультразвуковых колебаний в ее материале, причем на торце одного из стержней матрицы установлен излучатель ультразвуковых колебаний, а в другом стержне по его оси расположена зона компактирования прессуемого порошка с пуансонами.2. Пресс-форма по п.1, отличающаяся тем, что на торцах одного из стержней матрицы могут быть установлены один или два излучателя ультразвуковых колебаний, подключенные к одному генератору.1. An ultrasonic mold containing a matrix as an oscillating element, punches and an emitter of ultrasonic vibrations, characterized in that the matrix is made in the form of a cross of two rods rigidly connected to each other with a length that is a multiple of half the wavelength of ultrasonic vibrations in its material, and an emitter of ultrasonic vibrations is installed at the end of one of the rods of the matrix, and in the other rod along its axis there is a compacting zone of the pressed powder with punches. 2. The mold according to claim 1, characterized in that at the ends of one of the rods of the matrix can be installed one or two emitters of ultrasonic vibrations connected to one generator.

Description

УЛЬТГЛЗВУКОВЛЯ ПРЕССФОИ1АULTRASOUND PRESSFOI1A

Тоиский политвхиипес зсий лшвврситетToisky Political Institute; Psiy Lsvvrsitet

Полезная нодель относится к порошковой петаллургни и iceрапичвскопу производствуf а ипенно - к устройствам для ультразвукового компактйрования издвлий из тонких и ультрадислврсных порошков (УДП}A useful node relates to a powder petallurgy and an ice production unit, and especially to devices for ultrasonic compaction of products from fine and ultrafine powders (UDP)

Известно устройство для одноосного прессования порошковA device for uniaxial pressing of powders is known

С13 t представляюцев собой прессФорпуi ic пуансону которой в осевоп направлении подводятся упругие пеханичеслсие 1соле6анияC13 t is a press fori ic the punch of which in the axial direction the elastic mechanics 1 salt6aniya

ультразву1еовой частот В этой прБссФорпе ввсьпа проблепатимно использование серийного ультразву сового оборудования в частности магнитостРИ1СЦИОННЫХ преобразователей не рассчитанных для передачи статичесзсого усилила необходипого для прессования порошка. Кроне того в этой прессФорПБ происходит существенное затухание ультразвуковых колебаний не только в прессуемой порошкеi но и в пуансоне к котЬррпу icpone подводимых ультразвуковых колебаний передается статическое давление прессования. Поэтому здесь цв реализуется одно из првимугцеств ультразвукового компактирования а именно - снихвнив мвхчастичного и пристенного тренияUltrasonic frequencies In this case, the use of commercially available ultrasonic equipment, in particular magnetostrictive transducers not calculated for transmitting static static, is probable that the powder needed to be pressed is probable. In addition, a significant attenuation of ultrasonic vibrations occurs in this pressForPB, not only in the pressed powder, but also in the punch to which the ultrasonic vibrations supplied icpone the static pressing pressure is transmitted. Therefore, here, one of the advantages of ultrasonic compaction is realized here: namely, having reduced the particle and wall friction

Наиболее блиакой к предлагаемой по технической сущностиThe most relevant to the proposed technical essence

является ультразвуковая прессФорма 23 содержащая матрииУis an ultrasound press Form 23 containing matrices

пуансоны и излучатель ультразвуковых колебаний подключенный ic генератору. Матрица состоит из диска стержня и общей для диска и стержня области причем от излучателя ультразву1совых icoлебаний в диске распространяются преимущественно радиальные колебания в стержне- продольные а в центральной общей для д}1С1са и стержня области которая является зоной хсомпа сти1 ования порошка - сложное сочетание обоих типов колебаний.punches and emitter of ultrasonic vibrations connected by ic generator. The matrix consists of a rod disk and a region common to the disk and the rod, and from the emitter of ultrasonic vibrations in the disk, mainly radial vibrations propagate in the rod – longitudinal and in the central region, common for q} 1C1ca and the rod, which is the powder decompression zone, it is a complex combination of both types fluctuations.

Известная 1сонстру сция ультразву1совой прессФормы малоэфФшстивна по своему вйбровоздействик т.к. в зоне компшстирования порошка амплитуда продольных колебаний матрицы составляет . 2М1СМ а амплитуда радиальных колебаний нв превышает мкм что обуславливает повышение плотности изделий только на 5 -6«.The well-known construction of an ultrasonic pressForms are low-effective in their vibroactivity since in the powder compaction zone, the amplitude of the longitudinal vibrations of the matrix is. 2M1SM and the amplitude of the radial oscillations HB exceeds microns, which leads to an increase in the density of products only 5 -6 ".

Задача полезной модели - повышение плотности изделий и активация прессуемого порошка обуславливающая снижение температуры его спекания и повышение физико-механических характеристик спеченных изделий.The objective of the utility model is to increase the density of the products and activate the pressed powder, which leads to a decrease in its sintering temperature and an increase in the physicomechanical characteristics of the sintered products.

МПК 5 В22 F3/O2IPC 5 V22 F3 / O2

i i

t , ь траэвфссюой прессФорпе патрица хцредставляяпаая собой колебательное sseHOt выполнена в виде креста из дв-jx xecTico связанных пежли собой стержней длиной t срат11ой половине длины волны ультраэв1 ковызс колебаний в материале эвена На торцах одного стержня устанрвлехгы один или два иэлзчателя ультразвуковых колебаний 1 под1сл1онвнные к одному Генератору f а по оси другого стержня расположена коппа {:тиру оцая зона патрш ы с пуансснапи Предлагаепая ультразвуковая прессФориа отличается от известной конструктивный построениеп патрицы как 1соле6атёльного звена Отличительная особенность заключается в топ что патрица выполнена в виде креста из двух жеспсо связанных пежду собой стержней длиной кратной половине длины волны ультразву совых колебаний в патериале стержней- В этоп случае на торцах стержней будут находиться пучности колебанийi где апплитуда паксипальнаяI а в точке пересечения осей стержней - узел колебаний f где апплитуда нулевая« но напряжение материала стержней паксипальное С33. Тогда продольные колебания в одноп из этих стержней возбуждаемые подсоединенныпи к его торцап излучателяпи ультразвуковых колебаний трансформируются в продольные колебания в другоп стержне и обеопечивается ма1ссимально возможное вибровоздействие на прессуемый порошок в отличие от известной прессформы Так при одинаковых технических параметрах ультразвуковых излучателей амплитуда колебаний в зоне компахстирования порошка в предлагаемой прессформе ссставляет 1О МКМ В то время как в известной не превышает мкм Принимая во внимание что интенсивность ультразвука находится в квадратной зависипости от апплитуды колебаний С33 можно утверждать что интенсивность вибровоздействия на прессуемый порошок увеличена не менее чем в 16 раз по сравнению с прототипомБлагодаря этому при испытании предлагаемой ультразвуковой прессфорпы после спекания скомпа стированной прессовки достигнута паксипально возпожная плотность керапики плотность равная теоретической Kaic результат ультразвукового вибровоздействия при коппактировании УДП зафиксировано повышение прочности на изгиб спеченной после такого 1сомпа стирования корундоциркониевой керапики на ЗО) а трешиностойкости - на 361( при этоп температура спекания снизилась на 25О-ЗОО С- Существенное повышение плотности керамики и ее физикомеханических характеристик при одновременном снижении температуры спе1са 1ия объясняется не только повышением эффективности действия статического усилия прессования порошка как результата снижения эффективного коэффициента межчастичного и пристенногс t, e-mail press Forpe patricia representing a vibrational sseHOt is made in the form of a cross of two jx xecTico connected rods of length t at the 11th half of the wavelength of ultra-em1 oscillation material in the material of the rod At the ends of one rod, one or two ultrasonic exciters are installed To the generator f and on the axis of another rod there is a coppa {: tiru otsaya zone patrs s with poinssnapi The proposed ultrasonic press Foria differs from the well-known construction of the patrician as 1 salt 6 of the residential link A distinctive feature is that the patrician is made in the form of a cross of two solid reinforced rods that are a multiple of half the wavelength of ultrasonic vibrations in the paternal of the rods. In this case, the antinodes of vibrations will be at the ends of the rods i where the amplitude is paxipal I and at the intersection of the axes of rods is a node of vibrations f where the amplitude is zero "but the stress of the material of the rods is paxipal C33. Then, the longitudinal vibrations in one of these rods, the excited vibrators connected to its end face, and ultrasonic vibrations are transformed into longitudinal vibrations in another rod and the maximum possible vibration impact on the pressed powder is compared to the known mold. Thus, for identical technical parameters of ultrasonic emitters, the oscillation amplitude in the powder compaction zone in the proposed mold makes 1O MKM While in the known does not exceed microns; However, the intensity of ultrasound is squarely dependent on the vibration amplitude of C33, it can be argued that the intensity of vibration on the pressed powder is increased by at least 16 times compared with the prototype. the result of ultrasonic vibration during the duplication of the UDP recorded an increase in bending strength with baked after such a 1 compaction of corundum-zirconium cerapics at 3 ° C) and crack resistance - by 361 (at this time, the sintering temperature decreased by 25 ° C-3 ° C). A significant increase in the density of the ceramic and its physicomechanical characteristics while reducing the temperature of the specific 1 is explained not only by an increase in the efficiency of the static pressing force powder as a result of reducing the effective coefficient of interparticle and wall

при улътразвдковои внбровоэдейстшаи Это объясняется euie и тем 1 что в првдлагавиой лътразв 1ковоА првссфорпе рвалиэован уровень интенсивности вибровоэдвнствия достаточный для активаиии прессувиого порошка за счвт двфсриационного оста концвнтрации точвчны:х: двФвитов и дислокаций в кристаллической стртпстуре частицin case of ultrabasic extrabrowning This is explained by euie and the fact that in the case of ultrasound 1kovoA prvsforpe the vibration intensity level was sufficient to activate the pressurized powder due to the two-phase crystalline particles:

Эти рвэультаты при экспврипвнтальнсй прсверкв првдлагавпой ультразвуковой прессФорпы« стальная натрица которой t Kaic колебательное звено была расчитана на ноиинальну частоту генератора 22 1сГц и имела полуволновые стержни длиной 125 пи Анплитуда колебаний патрицы в зоне коппактирования порошка составляла iO incHi продолжительность ультразвуксвого вибровоздействия - Ю пинут Статическсе давление пуансонов прессФсрпы на порошок« ссздаваекое с пононоыо гидравлического пресса I доотигало 6ОО пПа В качестве исхсдного материала для кераиик применен ультрадисперсный порошок в ссстав ксторого В соДило 8О( оксида алюминия и 2Ох диоксида цирксния частично стабилизированного оксидом иттрия. Образцы керамики изгоТавли вались в виде таблеток диаметром Ю и 18 мм и выоотой 2-3 мм а также в виде/балочек стандартных размеров для определения изгибной прочнооти керамики- Спекание этих образцов проводилось в вакуумной печи в течение 1 часа при температуре 16ОО СThese results for an express solution with an ultrasonic press of Forpa, the steel whose t Kaic vibrational link was designed for a generator with a unique frequency of 22 1 sHz and half-wave rods with a length of 125 pi, the amplitude of oscillations of the patrician in the case of powder packing was pressFSPrpy on powder “with the hydraulic press I pononoyo I finished 6OO pPa As the starting material for keraiik when The ultrafine powder was replaced at a rate of 8O (alumina and 2Ox zirconia partially stabilized with yttrium oxide. Ceramic samples were made in the form of pellets with a diameter of 10 and 18 mm and a height of 2-3 mm and also in the form of / rolls of standard sizes for determining bending strength of ceramics - Sintering of these samples was carried out in a vacuum oven for 1 hour at a temperature of 16 ° C

На «риг-1 схематически изображен общий вид предлагаемой ультразвуковой прессФормыOn "rig-1 schematically shows a General view of the proposed ultrasonic press

Ультразвуковая прессФорма состоит из матрицы 1 представлзшвдей собой колебательное звено в виде креста из связанных между ссбсй вертикального и горизонтального стержней. Внутри вертикального стержня матрицы 1 пс его оои размещены навстречу друг другу бсльшсй пуанссн 2 и малый пуансон 3 между которыми расположена зона компа1стиро&ания порошка где Формируется изделие 4 На торцах горизонтального отержня матрицы 1 установлены излучатели ультразвуковых зеолебаний 5.Ultrasonic pressForm consists of a matrix 1 representing an oscillating link in the form of a cross of vertical and horizontal rods connected between each other. Inside the vertical rod of the matrix 1 ps, its ooi are placed opposite each other with a punchet 2 and a small puncheon 3 between which there is a powder compaction zone where the product 4 is formed. At the ends of the horizontal rod of the matrix 1, ultrasonic oscillation emitters 5 are installed.

Электрические колебания ультразву ового генератора преобразованные в механические с помощь излучателей ультразвуковых колебаний 5 подводятся к матрицв 1 и возбуждают ее так что продольные колебания горизонтального стержня матрицы трансформируются в продольные колебания ее вертикального стержня. Такое распределение направления колебаний обусловлено построением матрицы 1 как колебательного звена в Виде креота cocTcsnqero из двух жвсткс связанных между собой стержней длиной кратной половине длины волны ультразвукстых колебаний в материале из которого изготовлена матрица.Эти колебания от внутренних стенок матрицы 1 и рабочих торцов пуансснсвThe electrical vibrations of the ultrasonic generator converted into mechanical ones by means of emitters of ultrasonic vibrations 5 are supplied to the matrices 1 and excite it so that the longitudinal vibrations of the horizontal rod of the matrix are transformed into longitudinal vibrations of its vertical rod. Such a distribution of the direction of oscillations is due to the construction of matrix 1 as an oscillating link in the form of cocTcsnqero creot of two liquid coupled rods that are a multiple of half the wavelength of ultrasonic vibrations in the material of which the matrix is made. These vibrations are from the inner walls of matrix 1 and the working ends of the punches

44

t-/ -i t- / -i

2 и 3 ПЕредамтся в порошокf icoropuu предварительно засипап во виэтренпш полооть патршда и посредство пуансонов статичегасип уоилиеп Г от гидравличес1сого пресса пресс-дется в зоне iconnaicтировани5а в изделие U Ультразвдхсовые 1соле6ания циепылают э ФБктивныи 1соэфФ ициеит приртепного и пеячастичиого трения в порошке t в результате чего он з4 Фективнее уплотняется действие статичеосого усилия Г « прикладываепого от гидравличесясого пресса того происходит активация поршлса за дефор 1ационного роста концентрации точечных дефектов и дислокаций в кристал 1ическои структуре его частиц что подтверждается в последуюцеп снижении температуры спекания асерапических изделий и суцественнып повышение их физико- 1еханических характеристик.2 and 3 Powder icoropuu is preliminarily pulled in water and the mold is pressed and the punches are statically pulled from the hydraulic press is pressed in the icon zone 5a into the product U Ultrasound 1 power 6 The effect of the static force D is more denser than that. When a hydraulic press is applied from a hydraulic press, the pistons are activated due to a deformation increase in the concentration of point defects and dislocations 1icheskoi crystal structure of its particles is confirmed in lowering the sintering temperature posleduyutsep aserapicheskih sutsestvennyp products and increase their physical characteristics 1ehanicheskih.

//

4 4

Claims

1. An ultrasonic mold containing a matrix as an oscillating element, punches and an emitter of ultrasonic vibrations, characterized in that the matrix is made in the form of a cross of two rods rigidly connected to each other with a length that is a multiple of half the wavelength of ultrasonic vibrations in its material, and an emitter of ultrasonic vibrations is installed at the end of one of the matrix rods, and in the other rod along its axis there is a compacting zone of the pressed powder with punches.

2. The mold according to claim 1, characterized in that at the ends of one of the rods of the matrix can be installed one or two emitters of ultrasonic vibrations connected to one generator.